2118年人类太空探索:勘测第九行星需百年航程

2118年人类太空探索:勘测第九行星需百年航程
2018年05月14日 08:04 新浪科技
图中是艺术家描绘的土卫六勘测任务,其中包括:轨道器、类似船舶的登陆器和大气探索气球。图中是艺术家描绘的土卫六勘测任务,其中包括:轨道器、类似船舶的登陆器和大气探索气球。

  新浪科技讯 北京时间5月14日消息,据国外媒体报道,60年前,我们发射了第一艘太空飞船,之后各国航天机构陆续发射太空探测器,对太阳系每颗行星和主要卫星进行勘测分析。同时,在月球和火球轨道长期部署了国际性探测器编队。在接下来的100年我们将做些什么呢?基于人类在太空的快速扩张能力,人们很难预测未来60年进行的太空勘测任务,更不必说未来100年了。在没有首先想好如何去做,我们是不会进行任何太空任务,因此我们只能基于当前太空技术,预测未来100年的太空任务。

  人类登陆火星有望20年内实现

  到目前为止,差不多所有地外太空勘测活动都机械装置完成的。每个人都希望登陆火星表面——这是美国宇航局的既定目标,同时,SpaceX公司创始人埃隆•马斯克(Elon Musk)表示,我希望能在火星上退休!

  但是登陆火星或者其它行星的人数可能很少,事实上,将人类安全送达另一个拥有稀薄大气的巨大行星表面,将面临非常令人难以置信的困难。为了达到这个目的,我们必须克服其它几个难度较小问题,例如:脱离地球轨道如何在长期太空飞行中存活下来;以及如何保护我们脆弱DNA免遭宇宙射线和太阳风暴侵袭。

  虽然火星表面环境非常类似地球,但它是一颗非常难登陆的行星。像地球和金星一样,火星存在大气层,但是火星大气层并不厚密,无法使亚音速太空飞船在穿行大气层时减缓速度,然而火星大气层密集度能够使太空飞船以星际速度穿越大气层时变成一颗火球。与太阳系其它星球不同,火星探测器进入火星大气层时需要隔热罩,以及安全着陆时的反向火箭。可以说,火星是非常难着陆的星球,所有发射装置的成本较高,需要考虑到发射重量和技术投入,然而,我们仍有希望在20年内实现人类登陆火星表面。

  一些专家提出单程火星任务概念,但这并不意味着美国宇航局或者欧洲航天局会考虑这样做,客观地讲,计划火星单程旅行要比往返旅行更简单、成本费用更低。这意味着首次人类登陆火星任务不会是由美国宇航局或者欧洲航天局来完成,商业公司可能投入成本较低,并且能承担一定的风险,但是商业公司可能比国家航天机构更容易出现发射故障等因素导致的严重空难。很可能第一批登陆火星的人类不会在首次旅行中安全返回地球。

  微型探测器可作为人类的“遥远的眼睛”

  由于发射成本较高以及太空飞行中人身安全问题,近年来,一些专家对另一种太空探索产生浓厚兴趣,微型化技术的进步使得发射大量微卫星抵达近地空间变得相对便宜,这些飞行器很快会发射出去,不久就会有大量小型太空飞船着陆在月球表面。研究人员可以在地球上,使用虚拟现实技术在月球表面驾车兜风,用这些微型探测器作为我们“遥远的眼睛”。

  这可能是人类首次探索火星的方式——使用自动机械装置,不需要食物、水、遮蔽物或者睡眠,它们将作为人类操作员的“替身”。火星机器人的操作人员需要位于火星轨道位置,而不是位于地球(通常机器人指令发送和数据接收之间的时间间隔在8-42分钟之间)。但是操作人员不需要承担风险和着陆火星表面的巨大挑战,位于火星轨道的操作人员可以直接实时控制火星机器人。

  人类对火星的探索主要依赖于技术的先进程度,也许“人类探索”和“机器人探索”之间的差别在未来50年将不再存在,在未来100年里,我们也许会从人造物体中洞悉到人类意识。在这种情况下,“新人类”在火星表面漫游可能不会觉得非常困难。

  2049年勘测天王星是最佳时机

  由于天王星的转轴不同寻常地倾斜,因此最好是在接近春分时抵达天王星,但每间隔42年才出现一次,上一次天王星春分出现在2007年,如果我们在2049年没有部署一个靠近天王星的轨道飞行器,将非常令人失望。

  比月球和火星更遥远的太空区域,我们很可能仅通过科学手段进行勘测,而不是人类,太空探索需要相当长的时间,而且这些星球距离地球非常遥远,抵达这样的目的地需要数十年,而不是几年时间,因此我们将依赖机器人作为我们的眼睛。

  探索神秘“行星X”需要百年太空旅程

  由于提前时间较长,一些太空探索计划已制定出来。本世纪20年代,我们将发射新一代机器人探索木星,大概30年代它们抵达木星并进行科学勘测,有望在木星表面停留10年左右。本世纪30年代,人们可以看到首次向天王星或者海王星发射的太空探测器,用于轨道勘测任务,天王星和海王星是比木星和土星更遥远的“冰巨星”。这些星球需要10-20年太空旅行才能抵达,大概本世纪60年代将开展科学勘测任务。我们在太阳系之外发现的多数行星体积都接近于海王星,因此我们有必要通过发射一个轨道飞行器对这样的行星进行勘测,掌握它的大小和一些特征。天王星相对海王星较近,因此可以更快、更容易抵达,但是由于天王星转轴非常倾斜,最佳登陆时间是春分,但需要间隔42年才出现一次,上一次天王星春分是2007年,如果我们在2049年没有部署一个靠近天王星的轨道飞行器,将非常令人失望。但是在我们前往海王星之前,我们可能会选择环绕海王星轨道运行,因为海王星的卫星海卫一(Triton)更吸引科学家关注,很可能它被捕获在柯伊伯带,“旅行者2号”飞船曾在海卫一表面发现活跃间歇泉。

  提及柯伊伯带,“新视野号”探测器曾于2017年快速飞越冥王星,激起了我们对太阳系边缘区域更多星球的探索欲望,我们从望远镜观测中已发现这些星球从外观上与巨行星的卫星有所不同,很可能它们之间的差异更大。例如:快速旋转、雪茄状的妊神星(Haumea),体积较大、表面结霜的阋神星(Eris)。然而,妊神星与地球之间的距离是冥王星与地球之间距离的1.5倍,阋神星与地球之间距离是冥王星的3倍多。太阳系潜在的第九行星至今仍是一个未解谜团,许多科学家曾提议对这颗神秘星球进行探索研究。如果“行星X”真的存在,很可能它与地球之间的距离是冥王星的10倍以上,未来人类需要至少100年时间才能抵达,除非我们掌握一些特殊的航天器推进技术。

  近地小行星采矿较易实现

  因此,我们近期探索的太空区域可能较接近地球,但是这里也存在着大量值得勘测的星球,使科学家们充满想像空间。这里存在着数千颗近地小行星,每一颗都与众不同,多数可进行采矿勘测。从而帮助我们建立一个太空经济体,有助于实现对更遥远太空区域进行勘测。

  一些人认为,在金星硫酸云层之下释放漂浮气球,用于搜索活跃火山,或者在土卫六雾霾中释放类似的气球,用于观测甲烷河流流动情况,甚至这些气球可着陆在土卫六甲烷湖泊上。我们曾梦想在这些冰冷卫星中勘测,太阳系内部卫星环绕着巨行星运行,多数是两颗卫星,也有几十颗卫星在环状结构上环绕行星运行。我们建议在月球极地陨坑边缘建立基地,该区域始终有阳光照射,并将探测器发送至陨坑底部,那里常年没有阳光,很可能潜藏着与太阳系同龄的水冰物质。

  无论我们如何想像,未来100年我们的太阳系总会获得更多的探索发现。(叶倾城)

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